基于单片机的蹲式厕所节水系统设计

袁文凤++黄梦真

摘 要：引言目前，蹲式厕所自动节水控制器都采用主动红外方式，但使用在人流量较大的场合时存在较多的问题：结合周口职业技术学院蹲式厕所冲水系统改造，采用MCS-51单片机控制，改造成为智能冲水系统，可方便灵活的进行遥控操作、可显示入厕人流量，可根据人数多少，实时改变冲洗次数，实现人多多冲，人少少冲，无人不冲的控制，能够解决蹲式公厕24 h不间断冲洗的费水现象，节水率达60%。还可应用于企事业单位、医院、部队等单位的蹲式公厕。

关键词：蹲式公厕 节水 红外感应

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0070-01

目前，周口职业技术学院的1号楼和5号楼的蹲式厕所的自动冲水系统，采用的都是定时冲水，无论人多人少，无论白天黑夜，也无论放假与否，冲水系统无间断地进行冲水，这样，在正常上课期间，冲水的密度适当，能够保持厕所的清洁，但是晚上和放假期间，仍然采用这样的冲水方式，就会浪费大量的水，不但对学校经济造成一定的损失，而且违背了国家提倡的“节能减排”的精神，因此，设计出一套适合于学校及人群较集中地方的蹲式厕所的节水系统，既能解决学院的节水问题，又具有较好的经济价值和市场前景。

根据要求，采用AT89S52单片机作为核心控制部分，通过热释电红外感应技术，对进入厕所的人流量进行检测，并送单片机进行处理，当人数达到设定值时，由单片机发出指令，驱动电磁阀打开向水槽蓄水，一段时间后下水冲污。当晚上或放假没人时，还可进行强制冲水，以保持环境的清新。

1 系统组成及特点

蹲式厕所节水系统主要由主控制电路、显示电路、电磁阀控制电路及遥控接收电路等组成。该系统通过四个不同区域的热释电传感器来感应各区域的人流量情况，把感应到的信号送给单片机，由单片机把送来的人数信号和设定人数参数进行比较，当达到设定值时，再由单片机指示继电器工作，驱动电磁阀动作，下水冲污。遥控器及显示装置可用来设定或查看任一区域的人数参数、延时参数、最小时间间隔参数及开阀时间参数。

本系统的主要特点是：

（1）自动感应，智能管理：由单片机控制，人多多冲，人少少冲；

（2）高可靠性：单片机控制技术，无需电池，任何情况下程序绝不丢失，设计使用寿命5年以上；

（3）应对各种恶劣环境：无论是高温酷暑，还是零下十几度的严寒，产品均能正常工作；

（4）使用安全：安装在2.4 m以上高度，避免人员接触，同时也可免遭到人为损坏；

（5）安装简便：将安装工作量降至最低，保留原有水箱及内部配件，只在进水管道上加装电磁阀，普通水电工安装只需两小时。电磁阀不用浸入水中，使用安全，维修方便。

2 系统工作原理

系统采用AT89S52单片机作为主控制电路，X5045中的看门狗电路对系统提供了保护功能，当系统发生故障而超过设置时间时，电路中的看门狗将通过RESET信号向CPU作出反应。

3 节水系统的效果分析

系统改造后，节水效果十分明显，把未改造的冲水装置与改造后的冲水装置做一比较，如表1。

从表1可以看出，改造之后的节水系统，经济效益十分可观。从表1中不难看出，每个水箱每月可节约水费213元，以我院1号楼为例，每层8个水箱，共5层40个水箱，每月节约水费可达8520元，每年就可节约水费10万余元，再加上对5号楼冲水系统的改造，可为学院节约大量开支。

4 系统抗干扰设计

抗干扰设施有硬件设施和软件设施，硬件设施如果得当，可将绝大部分干扰拒之门外，但仍然会有少数干扰进入监测系统，故软件设施作为第二道防线必不可少。由于软件抗干扰设施是以CPU为代价的，如果没有硬件消除绝大多数干扰，CPU将无暇顾及正常工作，严重影响系统的工作效率和实时性，所以，要硬件和软件抗干扰设施相结合。

硬件上正确处理“模拟地”与“数字地”。数字电路是非线性的，逻辑门的开关都会产生电流冲击，故在数字地上高频扰动很强烈，因此数字地与模拟地不能有共同路径或者环路，要分别与电源端地线相连，且只应单点连接；同时，若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的定时电平不稳，抗噪声性能变坏，因此布置线路时，在不影响其它器件的情况下，应将接地线尽量加粗。

软件上由于微处理器系统运行的步骤是程序计数器被改变，当CPU受到干扰后，PC值常被改变，从而将操作数作为指令码来执行，从而引起混乱甚至使系统陷入死循环。为了减少这种可能性，采取了设置软件陷阱及冗余指令的方法。在程序正确执行不能运行的地址，如程序各模块间、未用的中断向量地址等，填入NOP指令，或者复位指令。特别是在中断过程中设置大量冗余指令和标志，以减少由外界输入信号干扰所引起的错误中断。

5 结语

综上所述，基于单片机的厕所智能冲水系统，真正做到了：“自动管理、有人则冲、无人则停、人多多冲、人少少冲、定时环保”的智能化功能。在大力提倡节约能源的今天，推广和使用这一装置，对企事业单位、医院、学校、部队等，既具有可观的经济效益，还具有极大的现实意义。

参考文献

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